КЕЙС

Кейс-лонгрид для наставников образовательных организаций в рамках проведения мероприятия «Педагогическая мастерская» Всероссийской ярмарки технологических проектов «Павильон инженерных идей»

Проверь уровень газа с помощью простой схемы!

Портативный детектор химической опасности

О ЧЁМ КЕЙС?

Сегодня мы поговорим о важной и полезной системе, которая может помочь нам сохранить безопасность на наших рабочих местах и в повседневной жизни. Вы когда-нибудь задумывались, каково это – работать в химической лаборатории или на производстве, где могут быть опасные газы? А всегда ли безопасна наша привычная среда обитания – гараж или кухня? Предлагаем вам решить проектный кейс и создать простую и умную систему из простейшей электроники. Задача этой системы – следить за уровнем природного газа, чтобы мы могли быть уверены в том, что все вокруг нас безопасно!

Система включает в себя специальный датчик газа и три светодиода, которые помогают понять, сколько газа вокруг нас. Как это работает? Очень просто! Если уровень газа в норме, то светодиод светится зелёным — всё в порядке! Если уровень газа повышается, включается желтый светодиод — это сигнал, что надо быть осторожнее. А если уровень газа становится критическим, загорается красный светодиод, и это уже настоящее предупреждение об опасности.

Результатом нашей работы будет портативный детектор химической опасности. Это настоящий защитник, который способен предотвратить несчастные случаи и помочь нам чувствовать себя в безопасности. Созданный детектор научит нас обращать внимание на вещи, которые важны в нашей жизни, и создавать безопасную атмосферу для работы и быта.

КОМУ ПОЛЕЗЕН КЕЙС?

Данный кейс будет особенно полезен тем, кто заинтересован в своем развитии в области электроники, программирования, автоматизации и безопасности. Кейс имеет межпредметные связи с химическими науками, наукой техногенной безопасности, физикой и информатикой (программированием)», при этом повышая интерес к электронике и программированию.
Создание детектора химической опасности поможет применить теоретические знания на практике, работая с микроконтроллерами, датчиками и программированием. Кейс поможет развить навыки сборки электронных схем, программирования на языке C/C++, и работы с датчиками.
Кейс также поощряет творческий подход — вы можете модифицировать и улучшать устройство, добавляя новые функции и компоненты. В рамках работы рассматривается важность мониторинга газов в различных условиях и способы реализации этого процесса с помощью простых и доступных инструментов.

ТРЕНДЫ И ИННОВАЦИИ

Работа в химических лабораториях и предприятиях, а также газоперерабатывающих заводах и шахтах всегда была и остается опасной для человека. Городская среда также требует пристального наблюдения.
В последние годы наблюдается рост технологий, направленных на создание безопасной среды обитания, включая автоматизацию процессов мониторинга вредных газов с помощью современных газовых датчиков и систем автоматизации. Эти устройства не только обнаруживают опасные газы, но и передают данные в реальном времени, позволяя быстро реагировать на угрозы
Поэтому вопросы проектирования систем и устройств, обеспечивающих безопасность, являются актуальными и в образовательной среде. Приветствуется вовлечение школьников и молодежи как будущего кадрового резерва этого направления. Данный кейс позволит на начальном этапе прикоснуться к этой непростой теме и создать портативный детектор химической опасности.

КАК ВЫ МОЖЕТЕ ПОМОЧЬ ШКОЛЬНИКАМ ВКЛЮЧИТЬСЯ?

Для учащихся, заинтересованных в химических науках и современных методах химических исследований имеется два профиля Национальной технологической олимпиады:

Также представляют интерес следующие соревнования и конкурсы:

ДЛЯ РАБОТЫ НАД КЕЙСОМ ПОНАДОБИТСЯ

ЛИКБЕЗ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ

ХОД РАБОТЫ

1

2

На компьютере откройте среду разработки Arduino IDE и напишите следующий скетч. Обратите внимание на комментарии в программе.

// Определяем выводы для светодиодов
#define LED_GREEN 13
#define LED_YELLOW 12
#define LED_RED 11

// Определяем аналоговый вывод для датчика MQ-2
#defineMQ2_PIN A0

voidsetup() {
// Настройка выводов светодиодов как выходы
pinMode(LED_GREEN, OUTPUT);
pinMode(LED_YELLOW, OUTPUT);
pinMode(LED_RED, OUTPUT);

// Инициализация последовательного порта для отладки
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
// Считываем значение с датчика MQ-2
int sensorValue = analogRead(MQ2_PIN);

// Выводим значение датчика в последовательный порт
Serial.println(sensorValue);

// Определяем уровень опасности на основе значения датчика
if (sensorValue < 200) {
// Нормальный уровень газа
digitalWrite(LED_GREEN, HIGH);
digitalWrite(LED_YELLOW, LOW);
digitalWrite(LED_RED, LOW);
} else if (sensorValue < 500) {
// Повышенный уровень газа
digitalWrite(LED_GREEN, LOW);
digitalWrite(LED_YELLOW, HIGH);
digitalWrite(LED_RED, LOW);
} else {
// Критический уровень газа
digitalWrite(LED_GREEN, LOW);
digitalWrite(LED_YELLOW, LOW);
digitalWrite(LED_RED, HIGH);
}

// Задержка для стабилизации показаний
delay(100);
}

3

С помощью кабеля USB подключите Arduino к компьютеру. Загрузите скетч на плату с помощью кнопки
Используйте источник газа с соблюдением мер безопасности для проверки работоспособности установки.

ВНИМАНИЕ! При работе датчика используется нагревательный элемент, дождитесь, чтобы датчик нагрелся.

4

По результатам проверки откалибруйте пороговые значения (выделены желтым цветом) в программе и перезагрузите скетч.

Готовое устройство передачи будет выглядеть так

ВОПРОСЫ ДЛЯ РЕФЛЕКСИИ

ЧТО ДАЛЬШЕ?

ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ И РЕСУРСЫ

АВТОР КЕЙСА

Пушкарев Михаил Сергеевич

учитель информатики

МАОУ СОШ №19 г. Томска, ассистент кафедры медицинской и биологической кибернетики СибГМУ